پیچ و مهره ها چگونه کار می کنند

پیچ و مهره اجزای اساسی تولید مدرن هستند که به طور گسترده در محصولات تجاری و صنعتی از هواپیماهای مسافربری گرفته تا ابزار باغبانی استفاده می شود. اگرچه عملکرد آنها ساده به نظر می رسد، پیچ ها دارای خواص مکانیکی نسبتاً پیچیده و ویژگی های طراحی برای دستیابی به اتصالات قابل اعتماد هستند.

عملکرد عملی یک پیچ نه تنها به تناسب آن در سوراخ نصب بستگی دارد، بلکه به مجموعه ای از مشخصات خاص نیز بستگی دارد. نوع پیچ، ابعاد فیزیکی، چگالی رزوه، درجه مواد و الزامات سفت کردن، همگی از عوامل حیاتی برای مونتاژ موثر پیچ هستند. به همین ترتیب، ترکیب همسان مهره ها و پیچ و مهره ها تأثیر قابل توجهی بر مونتاژ اجزا و عملکرد کلی محصول دارد. یک پیچ بیش از حد طولانی ممکن است باعث تداخل مکانیکی شود، در حالی که پیچ با استحکام کششی ناکافی می تواند منجر به آسیب به تجهیزات شود. بنابراین، درک چگونگی عملکرد پیچ‌ها می‌تواند بین یک پروژه موفق و یک پروژه شکست خورده تفاوت ایجاد کند.

رزوه های پیچ

رزوه ها یکی از ویژگی های کلیدی پیچ هستند. آنها بر اساس اصل اولیه یک صفحه شیبدار که به صورت مارپیچ به دور ساقه بست پیچیده شده است عمل می کنند. این مارپیچ نیروی چرخشی را به حرکت خطی محوری تبدیل می کند. چرخاندن پیچ مهره جفت را به حرکت در امتداد سطح مارپیچ شیبدار هدایت می کند. هرچه گشتاور سفت کننده اعمال شده بیشتر باشد، نیروی محوری که مهره را به جلو می راند، بیشتر می شود، که ساقه پیچ را کشیده و نیروی گیره ای ایجاد می کند که اجزای متصل را فشرده می کند. نخ هایی با گام ظریف تر می توانند ظرفیت مفصل را بهبود بخشند. برایپیچ و مهره های با استحکام بالانورد نخی که پس از عملیات حرارتی انجام می شود، استحکام نخ و مقاومت در برابر خستگی را بیشتر می کند.

نیروهای مکانیکی

سفت کردن یک پیچ چندین نوع نیروی مکانیکی را درگیر می کند که اتصال مونتاژ شده را ایمن نگه می دارد. نیروهای اولیه ایجاد شده در هنگام نصب پیچ در زیر توضیح داده شده است:

نیروی بستن:نیروی فشاری که توسط پیچ بر روی اتصال اعمال می شود تا دو یا چند جزء را محکم در کنار هم نگه دارد.

پیش بارگذاری:زمانی تولید می شود که رزوه ها درگیر شوند و ساقه پیچ در حین سفت شدن کشیده شود. Preload نخ را در موقعیت جفت و قفل نگه می دارد.

نیروی برشی:بار عرضی عمود بر محور پیچ. نیروی برشی ممکن است به طور مستقل یا بر روی بار کششی وجود داشته باشد.

نیروی کششی:بار در امتداد محور طولی پیچ اعمال می شود و در طول آن به جای سطح مقطع آن عمل می کند.

نیروی گیره اجزا را کنار هم نگه می دارد و به طور مشترک با پیش بارگذاری و سفتی قطعات متصل تعیین می شود. جدا شدن اتصالات و شکست پیچ زمانی اتفاق می افتد که بار کششی خارجی به طور کامل پیش بار را جبران کند. به طور کلی، پیش بارگذاری بالاتر، نیروی گیره بالاتر و اتصال پیچی قابل اعتمادتری را به همراه دارد. در شرایط مونتاژ ایده آل، اتصالات به درستی سفت شده باید بار برشی مستقیم را به حداقل برسانند. فرمول های محاسبه دقیق را می توان در مراجع طراحی بست حرفه ای یافت.

تولید برای عملکرد مکانیکی

انجمن آمریکایی تست و مواد (ASTM) استانداردهای متعددی را در مورد ابعاد پیچ، مواد خام و فرآیندهای پس از تصفیه ایجاد می کند. پیچ‌ها در طول‌های اسمی مختلف و پیکربندی‌های مختلف سر از جمله شش ضلعی، بیضی، تخت و سر سوکتی موجود هستند. عملکرد کلی مکانیکی یک پیچ را می توان با کشیدگی آن در هنگام شکست ارزیابی کرد، در حالی که مقاومت تسلیم آستانه تنشی را که در آن تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد، تعیین می کند. استحکام کششی همیشه بالاتر از استحکام تسلیم است. در سرویس، بارهای عملیاتی روی پیچ ها باید کمتر از قدرت تسلیم باقی بماند. پیچ و مهره هایی با شکاف بزرگ بین استحکام کششی و استحکام تسلیم به عنوان انعطاف پذیر در نظر گرفته می شوند. آنها قبل از شکستگی نهایی تحت کشش پلاستیک قابل توجهی قرار می گیرند.

بسیاری از انواع پیچ و مهره موجود است، مانندپیچ و مهره.آنها را می توان از طیف گسترده ای از مواد تولید کرد که در میان آنها فولاد برای اکثر کاربردهای با مقاومت بالا انتخاب غالب است. پیچ‌های فولادی بر اساس استحکام کششی و استحکام تسلیم بر حسب نیوتن بر میلی‌متر مربع (N/mm²) درجه‌بندی می‌شوند. برای مثال، یک پیچ فولادی کلاس 5.8 دارای استحکام کششی اسمی تقریباً 500 نیوتن بر میلی‌متر مربع و استحکام تسلیم اسمی تقریباً 400 نیوتن بر میلی‌متر مربع است. سایر مواد رایج پیچ از جمله فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی، فولاد آلیاژی و مواد کامپوزیتی از سیستم درجه بندی یکسانی پیروی می کنند.